Downforce - aerodynamisk kraft som pressar bilen mot vägytan [1] . Denna kraft förbättrar greppet av bilens däck på vägen och förbättrar därmed dess manövrerbarhet, bromsning och acceleration.
För racingbilar med öppna hjul (inklusive Formel 1 ) har downforce varit en av de fyra viktigaste designegenskaperna (tillsammans med motorkraft, vikt och däck) sedan åtminstone 1970 -talet [2] , den viktigaste från början av XXI århundradet [3] . En mindre kraftfull 8-cylindrig Cosworth DFV-motor från slutet av 1960-talet fram till början av 1980-talet var känd för att konkurrera extremt framgångsrikt med mycket kraftfullare 12-cylindriga boxermotorer helt enkelt för att den V-formade , smala i botten, formen på DFV-motorn gav mer frihet i utformningen av bilens botten och gav högre downforce genom att använda markeffekten [4] [5] . Insikten om att downforce som en aerodynamisk egenskap är viktigare än drag kom gradvis i början av 1960-talet. Fast redan 1956 den schweiziske ingenjören Michael Mayinstallerade den första bakvingen på Porsche 550 , även i början av 1960-talet, betonade vissa aerodynamiker att det viktigaste för en racerbil är motståndet [3] .
Under de 15 åren sedan mitten av 1960-talet har formgivarna lyckats tredubbla kraften, vilket tvingat fram ändringar av Formel 1-reglerna för att garantera säkerheten [6] [3] . Perioden från 1978 till 1982 karakteriseras som "ground effect revolution" [5] . Lag som valde nästan en meter breda boxermotorer tvingades ta till desperata åtgärder. Det var då som Brabham-teamet byggde den berömda BT46B , i vilken en gigantisk fläkt, förmodligen utformad för att kyla motorn, faktiskt sög luft under botten, vilket ökade nedåtkraften (efter en - segerrik - tävling var denna "dammsugare" ingen används längre på grund av farliga fläktar som sprider skräp från banans yta). Ferrari-teamet , som också valde boxermotorer, trodde inte på verkligheten av markeffekten, koncentrerade sig på att förbättra motorn och chassit - och förlorade hopplöst fram till 1981, då kursen ändrades med ankomsten av en ny chefsingenjör [ 5] .
Behovet av att upprätthålla en konstant frigång för att utnyttja markeffekten var huvudorsaken till bytet från aluminium till styvare kolfiberskrov (1980, McLaren-teamet ) [5] .
I ungdomsformler är användningen av anordningar för att öka downforce begränsad eller till och med förbjuden [3] .
Liksom ett flygplan förlorar vingarna på en bil med hög downforce sin effektivitet när de träffar en annan bils kölvatten , så piloter klagar över förlusten av downforce och svåra omkörningar, vilket minskar tävlingens spektakel. Hög downforce minskade även stoppsträckan till tiotals meter, vilket gjorde det svårt att köra om vid inbromsning ( eng. utbromsning ). För att upprätthålla spektakel och säkerhet när tekniken förbättras, tvingas International Automobile Federation att ändra reglerna för att minska bilarnas grepp på banan. Förutom däckmodifiering (som ibland praktiseras) ligger sättet att uppnå detta mål genom begränsningen av downforce (till exempel 1998 minskades den maximala bredden på Formel 1-bilar med 20 cm, vilket minskade arean av aerodynamiska element). Omkörningsarbetsgruppen, OWG, som skapades speciellt 2007, utvecklade nya regler 2009 som återigen minskade nedtryckskraften och gjorde det möjligt för bilarna att närma sig med mindre risk; 2011, för att underlätta omkörning på raka linjer, tillåts en justerbar bakvinge , som med hjälp av rörliga element gjorde det möjligt att minska motståndet (och nedåtkraften) vid omkörningen [3] .
Funktionsprincipen för vingen liknar den inverterade vingen på ett flygplan : när den flödar runt luftflödet skapar vingen en kraft, men inte lyft , utan tryckande. I tidiga design var vingarna placerade på ställ ovanför mitten av bilen, moderna Formel 1-bilar har två vingar: fram och bak . De få produktionsbilarna med bakvinge använder ett bakre bagagerumsmonterat arrangemang .
Efter Mays misslyckade experiment (hans bil fick inte tävla) gjordes nästa försök tio år senare av Jim Hall. Hans Chaparral 2E CanAmmed vingen monterad på höga rekvisita, kopierades omedelbart av andra lag. Vingens höga placering ledde till ett antal olyckor och uppmaningar om att förbjuda användningen, men efter samråd med konstruktörerna behölls vingarna, med betydande restriktioner. Under 1970-talet spred sig bakvingarna till andra kategorier av bilar [3] .
Från början var Formel 1-vingarna rörliga, med en variabel attackvinkel , men reglerna förbjöd snabbt en sådan konfiguration: alla "aerodynamiska" enheter måste förbli stationära i förhållande till kroppen [3] .
Med tillkomsten av turboladdning ökade motorernas kraft dramatiskt, och det extra motståndet som introducerades av de bakre vingarna blev oviktigt. Under denna era (1980-talet) var vingarna övervuxna med ytterligare "vingar" för att öka downforce [3] .
Termen "kjol" på ryska har två betydelser: detta kallas ibland frontspoilern (se nedan), och denna term hänvisar också till flexibla överhäng på sidorna av skrovet, utformade för att separera luftflödet under botten. Introducerade av Lotus -teamet 1978 var flexibla glidkjolar framgångsrika (i kombination med bottenprofilering för att skapa en venturieffekt , se nedan), men redan 1981 förbjöds de [7] eftersom de ibland lossnade och skapade en fara på banan .
J. Hall hade använt kjolar tidigare, 1970, i kombination med fläktar för att skapa vakuum under botten av hans Chapparal 2J. Dessa enheter föll under förbudet mot att flytta aerodynamiska delar, vilket fick Brabham att senare hävda att deras fläkt helt enkelt kyler motorn [3] .
Ett genombrott inom området för ökad downforce utfördes av Lotus-teamet, efter att ha bildat botten av bilen på modellen av Venturi-munstycket. Den första modellen, Lotus 78 , var inte särskilt framgångsrik, men redan 1978 nådde nästa version, Lotus 79 , enastående framgångar. Designen kopierades snabbt och förbättrades på klassiska bilar som Williams FW07 och andra Ralt RT2/3/4-formler. Masstillverkade sportbilar använde breda bottnar för att skapa downforce, mätt i ton. Reglerna ändrades dock igen, och började kräva en plan botten mellan axlarna [3] .
Med slutet av "turbo-eran" 1989 blev motståndet som introducerades av de bakre vingarna märkbart igen, designerna vände sig åter mot botten av bilen och fann att med en lätt lutning av karossen framåt, kan vakuum uppnås även med platt botten, men för detta måste luften fritt komma ut under kroppen på dess baksida. Formen på karossen, som ger en expansion av gapet mellan karossen och beläggningen på baksidan av bilen, blev känd som en diffusor [3] .